DE102009032781A1 - Käfig für Kugelgelenk und Kugelgelenk - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Käfig für ein Kugelgelenk, wobei der Käfig im Wesentlichen ringförmig ausgestaltet ist und wobei der Käfig eine Käfigachse, eine Innenfläche, eine Außenfläche, zwei die Innenfläche und die Außenfläche begrenzende Ränder und mindestens ein Fenster aufweist. Die Erfindung beinhaltet, dass die Innenfläche des Käfigs derartig ausgestaltet ist, dass die Innenfläche und/oder eine Einhüllende der Innenfläche sich zumindest abschnittsweise, ausgehend von einem Rand, in Richtung der Käfigachse annähert und/oder dass die Außenfläche des Käfigs derartig ausgestaltet ist, dass die Außenfläche und/oder eine Einhüllende der Außenfläche sich zumindest abschnittsweise, ausgehend von einem Rand, von der Richtung der Käfigachse entfernt. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Kugelgelenk mit einem solchen Käfig.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Käfig für ein Kugelgelenk, wobei der Käfig im Wesentlichen ringförmig ausgestaltet ist, und wobei der Käfig eine Käfigachse, eine Innenfläche, eine Außenfläche, zwei die Innenfläche und die Außenfläche begrenzende Ränder und mindestens ein Fenster aufweist. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Kugelgelenk, mit einer Innennabe, die eine Innennabenachse und eine Außenfläche aufweist, wobei in der Innennabe Innenlaufrillen und Käfigführungsflächen angeordnet sind, mit einer Außennabe, die eine Außennabenachse und eine Innenfläche aufweist, wobei in der Außennabe Außenlaufrillen und Käfigführungsflächen angeordnet sind, wobei jeweils eine Innenlaufrille einer Außenlaufrille gegenüberliegt und mit dieser jeweils ein Laufrillenpaar bildet, und mit einem Käfig, welcher im Wesentlichen ringförmig ausgestaltet ist und eine Käfigachse, eine Innenfläche, eine Außenfläche und zwei die Innenfläche und die Außenfläche begrenzende Ränder aufweist, wobei der Käfig zwischen der Innennabe und der Außennabe angeordnet ist, wobei der Käfig entsprechend der Anzahl der Laufrillenpaare Fenster aufweist, in denen in die Innenlaufrillen und Außenlaufrillen eingreifende Kugeln geführt sind. Der Käfig bzw. das Gelenk dient dabei vorzugsweise der Anwendung in einem Fahrzeug.
  • Kugelgelenke werden im Stand der Technik beispielweise im Antriebsstrang von Fahrzeugen verwendet. Die Kugeln dienen dabei der Kraftübertragung zwischen einer Außen- und einer Innennabe. Ein Käfig hält die Kugeln in einer Ebene.
  • Die Offenlegungsschrift DE 1 297 415 beschreibt ein Drehgelenk mit geradlinig achsparallelen Rillen zur Aufnahme der Kugeln.
  • Die Offenlegungsschrift DE 10 2006 020 711 A1 beschreibt einen Käfig für ein Gelenk, welcher im Randbereich eine größere Wandstärke als im mittleren Bereich um die Fenster herum aufweist.
  • Eine Thematik bei Kugelgelenken ist die Führung der Kugeln in ihren Bahnen. Bei Lösungen des Standes der Technik geht dies zumeist mit höheren Kosten einher.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kugelkäfig bzw. ein Kugelgelenk vorzuschlagen, bei welchem eine Führung der Kugeln realisiert wird und welches möglichst kostenreduziert ist.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bezüglich des Käfigs dadurch gelöst, dass die Innenfläche des Käfigs derartig ausgestaltet ist, dass die Innenfläche und/oder eine Einhüllende der Innenfläche sich zumindest abschnittsweise ausgehend von einem Rand in Richtung der Käfigachse annähert und/oder dass die Außenfläche des Käfigs derartig ausgestaltet ist, dass die Außenfläche und/oder eine Einhüllende der Außenfläche sich zumindest abschnittsweise ausgehend von einem Rand von der Richtung der Käfigachse entfernt. Mit anderen Worten: Die Innenfläche ist zumindest abschnittsweise nach innen und/oder die Außenfläche ist zumindest abschnittsweise nach außen geneigt. D. h. mindestens eine der beiden Flächen weist keinen vollständig geraden, sondern einen zumindest abschnittsweise mit einer Steigung versehenen Verlauf auf.
  • Mit einer Variante neigt sich der erfindungsgemäße Käfig somit zumindest abschnittsweise mit seiner Innenfläche in den von ihm umfassten Innenraum hinein. Dabei liegt der der Käfigachse nächste Bereich vorzugsweise auf der Höhe der Mitte des mindestens einen Fensters. Mit anderen Worten: Der Innenraum des Käfigs wird zumindest abschnittsweise in Richtung der Mitte der Fenster und ausgehend vom Rand her enger. In einer Ausgestaltung ist die Innenfläche längs der Käfigachse rotationssymmetrisch ausgestaltet. Der Verlauf kann dabei stetig und glatt sein. In einer alternativen Variante verengt sich der Innenraum unstetig, z. B. treppenförmig. In einer weiteren Ausgestaltung ist die Innenfläche geschwungen und verengt sich damit. Hierfür dient die Einhüllende der Beschreibung, welche insbesondere die jeweils am weitesten nach innen ragenden Abschnitte der Innenfläche miteinander verbindet. Damit geht auch einher, dass sich an Abschnitte mit Schrägung in den Innenraum hinein stets auch achsparallele Abschnitte anschließen können. Somit kann beispielweise auch der Rand zunächst einen solchen achsparallelen Bereich aufweisen, an welchen sich ein geneigter Bereich anschließt. Der Käfig dient beispielweise der Kugelführung in einem Kleinstwinkelverschiebegelenk, also mit einem möglichen Verkippen des Gelenks um einen Winkel kleiner als 6°. In einer Ausgestaltung nähert sich die Innenfläche dabei ausgehend von dem Rand unter einem ersten Öffnungswinkel in Richtung der Käfigachse an. Der Öffnungswinkel beschreibt vorzugsweise den Winkel, um welchen die Innenfläche sich vom Rand aus in den Innenraum hineinneigt. D. h. bei einem Käfig mit einer glatten, rein hohlzylindrischen und somit nicht erfindungsgemäßen Innenfläche wäre dieser Öffnungswinkel gleich Null.
  • In der anderen Variante gilt das Besprochene entsprechend für die nach außen geneigte Außenfläche. In einer zusätzlichen Ausgestaltung ist der Käfig sowohl mit seiner Innenfläche nach innen, als auch mit seiner Außenfläche nach außen geneigt. In einer Ausgestaltung ergibt sich somit zumindest teilweise eine im Wesentlichen rhombische Schnittfläche.
  • Die folgenden Ausgestaltungen beziehen sich auf die Innenfläche, so dass beispielsweise die Einhüllende auch die Ausgestaltung der Innenfläche beschreibt. Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Käfigs sieht vor, dass die Innenfläche und/oder die Einhüllende sich zumindest innerhalb eines sich zwischen den beiden Rändern erstreckenden Streifens ausgehend von einem Rand zumindest abschnittsweise in Richtung der Käfigachse annähert. Bei dem Streifen oder bei den Streifen handelt es sich vorzugsweise um die Abschnitte des Käfigs, in welchen sich kein Fenster befindet. Dies sind somit insbesondere die Abschnitte, welche beim Kugelgelenk Kontakt mit den Käfigführungsflächen haben.
  • Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Käfigs beinhaltet, dass die Innenfläche und/oder die Einhüllende sich ausgehend von je einem Rand zumindest abschnittsweise in Richtung der Käfigachse annähert. Die Innenfläche ragt in dieser Ausgestaltung von beiden Rändern in den Innenraum hinein. In einer Ausgestaltung treffen sich dabei die beiden nach innen geneigten Bereiche der Innenfläche im Wesentlichen auf der Mitte des Käfigs bzw. auf der Höhe der Mitte der Fenster. Auch hier ist die Ausgestaltung der Innenfläche des Käfigs insbesondere rotationssymmetrisch. In einer Ausgestaltung ist die Innenfläche insbesondere achssymmetrisch zu einer Mittenachse des Käfigs.
  • Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Innenfläche und/oder die Einhüllende sich zumindest innerhalb eines sich zwischen den beiden Rändern erstreckenden Streifens jeweils ausgehend von einem Rand bis zu einem gemeinsamen Bereich zumindest abschnittsweise in Richtung der Käfigachse annähert. In einer Ausgestaltung ist die gesamte Innenfläche derartig ausgestaltet. Die Innenfläche neigt sich dabei ausgehend von den beiden Rändern in den Innenraum hinein, bis sich die beiden in den Innenraum geneigten Teilinnenflächen in einem Bereich treffen. In einer Ausgestaltung handelt es sich dabei um die mittlere Höhe des Käfigs oder in einer anderen Ausgestaltung um die Höhe der Mitte der Fenster. In diesem Bereich ist dabei beispielsweise eine rotationssymmetrische Spitze oder eine Abflachung oder eine gerundete Struktur vorgesehen. Die Innenfläche ähnelt somit je nach Ausgestaltung einem V oder einem U, wobei die Spitze der Großbuchstaben V bzw. U sich in einer Ausgestaltung insbesondere auf der Höhe des Umfangs des ringförmigen Käfigs befindet, auf welchem jeweils die Mitte der Fenster liegt. Dies gilt insbesondere für den Fall, dass mehrere Fenster vorgesehen sind, welche im Wesentlichen auf einem gleichen Umfang liegen.
  • Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Käfigs sieht vor, dass die Innenfläche und/oder die Einhüllende sich ausgehend von je einem Rand zumindest abschnittsweise mit einem ersten Öffnungswinkel und einem zweiten Öffnungswinkel in Richtung der Käfigachse annähert.
  • Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Käfigs beinhaltet, dass der erste Öffnungswinkel und der zweite Öffnungswinkel im Wesentlichen identisch sind.
  • Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Käfigs sieht vor, dass der erste Öffnungswinkel und der zweite Öffnungswinkel unterschiedlich sind.
  • Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass der erste Öffnungswinkel und/oder der zweite Öffnungswinkel kleiner oder gleich 3°, vorzugsweise kleiner oder gleich 1° ist. Dies ist jeweils der Winkel gegenüber einem innen gerade ausgestalteten zylindrischen Käfig.
  • Die folgenden Ausgestaltungen beziehen sich auf die Außenfläche. Dabei ähnlichen die Varianten denen der Ausgestaltungen der Innenfläche, wobei der Unterschied in der Richtung der Fläche liegt.
  • Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Käfigs beinhaltet, dass die Außenfläche und/oder die Einhüllende sich zumindest innerhalb eines sich zwischen den beiden Rändern erstreckenden Streifens ausgehend von einem Rand zumindest abschnittsweise von der Richtung der Käfigachse entfernt.
  • Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Käfigs sieht vor, dass die Außenfläche und/oder die Einhüllende sich ausgehend von je von einem Rand zumindest abschnittsweise von der Richtung der Käfigachse entfernt.
  • Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Käfigs beinhaltet, dass die Außenfläche und/oder die Einhüllende sich zumindest innerhalb eines sich zwischen den beiden Rändern erstreckenden Streifens jeweils ausgehend von einem Rand bis zu einem gemeinsamen Bereich zumindest abschnittsweise von der Richtung der Käfigachse entfernt. Auch für die Außenfläche gilt somit die oben bei der Innenfläche beschriebene Ausgestaltung in Bezug auf eine mögliche V- oder U-Form. In einer Ausgestaltung liegen die Bereiche, in welchen sich die jeweils geneigten Flächen der Innen- bzw. Außenseite treffen, auf der gleichen Höhe. Für die V-förmige Ausgestaltung liegen somit die jeweils vorzugsweise rotationssymmetrischen Spitzen nach innen bzw. nach außen auf dem gleichen Umfang des Käfigs. Damit geht beispielsweise in einer Ausgestaltung einher, dass der Käfig jeweils ausgehend vom Rand her in Richtung der Mitte eine zunehmende Wandstärke bzw. Dicke aufweist.
  • Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Käfigs sieht vor, dass die Außenfläche und/oder die Einhüllende sich ausgehend von je einem Rand zumindest abschnittsweise mit einem ersten Öffnungswinkel und einem zweiten Öffnungswinkel von der Richtung der Käfigachse entfernt. Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Käfigs beinhaltet, dass der erste Öffnungswinkel und der zweite Öffnungswinkel im Wesentlichen identisch sind. In einer alternativen Ausgestaltung sind der erste Öffnungswinkel und der zweite Öffnungswinkel unterschiedlich. Die Öffnungswinkel beziehen sich dabei jeweils auf die Ausgestaltung der Außenfläche. In einer Ausgestaltung sind die Öffnungswinkel der Innenfläche und der Außenfläche jeweils paarweise bezogen auf die Winkel, welche sich auf den gleichen Rand beziehen, gleich.
  • Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Käfigs beinhaltet, dass der erste Öffnungswinkel und/oder der zweite Öffnungswinkel der Außenfläche und/oder der Einhüllenden der Außenfläche kleiner oder gleich 3°, vorzugsweise kleiner oder gleich 1° ist.
  • Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Käfigs sieht vor, dass das mindestens eine Fenster einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist, oder dass das mindestens eine Fenster einen im Wesentlichen ellipsenförmigen Querschnitt aufweist oder dass das mindestens eine Fenster einen im Wesentlichen rechteckigen, insbesondere mit abgerundeten Kanten versehenen, Querschnitt aufweist oder dass das mindestens eine Fenster einen zumindest abschnittsweise in Richtung der Käfigachse verengten und seitlich dazu erweiterten Querschnitt aufweist. Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Käfigs sieht vor, dass die lange Achse des im Wesentlichen ellipsenförmigen Querschnitts im Wesentlichen senkrecht zur Käfigachse liegt.
  • Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Käfigs beinhaltet, dass n Fenster vorgesehen sind, wobei n eine ganze natürliche Zahl ist. In einer Ausgestaltung ist n eine gerade Zahl.
  • Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Käfigs sieht vor, dass n ein ganzzahliges Vielfaches von vier ist.
  • Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Käfigs beinhaltet, dass zwischen jeweils zwei Fenstern im Wesentlichen der gleiche Raumwinkel liegt. Die Fenster sind somit vorzugsweise symmetrisch angeordnet, so dass insbesondere die Streifen mit Fenstern im Wesentlichen gleiche Breite und die Streifen ohne Fenster auch im Wesentlichen gleiche Breite aufweisen.
  • Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Käfigs sieht vor, dass der Käfig mehrteilig oder einteilig ausgestaltet ist.
  • Weiterhin löst die Erfindung die Aufgabe bezüglich des Kugelgelenks dadurch, dass die Innenfläche des Käfigs derartig ausgestaltet ist, dass die Innenfläche und/oder eine Einhüllende der Innenfläche sich zumindest abschnittsweise ausgehend von einem Rand in Richtung der Käfigachse annähert, und/oder dass die Außenfläche des Käfigs derartig ausgestaltet ist, dass die Außenfläche und/oder eine Einhüllende der Außenfläche sich zumindest abschnittsweise ausgehend von einem Rand von der Richtung der Käfigachse entfernt. Das Kugelgelenk ist insbesondere ein Verschiebegelenk mit Winkelausgleichsfunktion, wie es beispielsweise für eine Antriebswelle im Fahrzeugbereich verwendet werden kann. Die oben genannten Ausgestaltungen des Käfigs gelten somit insbesondere auch in Verbindung mit dem Kugelgelenk.
  • Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kugelgelenks beinhaltet, dass das mindestens eine Fenster zur zumindest teilweisen Aufnahme mindestens einer Kugel ausgestaltet ist. In einer Ausgestaltung entspricht dabei mindestens einer der Öffnungswinkel der Innen- bzw. Außenfläche dem halben Kippwinkel des Kugelgelenks. Neigt sich somit beispielsweise das Kugelgelenk mit einem maximalen Winkel von 2° (dies ist somit der Beugewinkel des Gelenks), so beträgt mindestens ein Öffnungswinkel oder betragen sogar alle Öffnungswinkel im Wesentlichen 1°.
  • Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kugelgelenks sieht vor, dass das mindestens eine Fenster und die mindestens eine Kugel derartig ausgestaltet und aufeinander abgestimmt sind, dass die mindestens eine Kugel zumindest in Richtung der Käfigachse im Wesentlichen frei von Spiel innerhalb des Fensters ist. Die Reduktion des Spiels der Kugeln in axialer Richtung verhindert ein mögliches Verklemmen der Kugeln.
  • Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kugelgelenks beinhaltet, dass es sich bei dem Kugelgelenk um ein längsverschiebliches Kugelgelenk oder um ein, insbesondere längsverschiebliches, Kugelgleichlaufdrehgelenk oder um ein Kugelgleichlauffestgelenk handelt.
  • Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Kugelgelenk einen Beugewinkel kleiner oder gleich 6°, vorzugsweise kleiner oder gleich 2° aufweist.
  • Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kugelgelenks sieht vor, dass mindestens eine Innenlaufrille im Wesentlichen gerade und/oder parallel zur Innennabenachse verlaufend ausgestaltet ist.
  • Im Stand der Technik sind die Kugellaufbahnen zumeist entweder gekrümmt oder bezogen auf die Drehachse des Gelenks geneigt. Sind die Kugellaufbahnen gerade und achsparallel, so reduziert sich der fertigungstechnische Aufwand erheblich. Entscheidend ist dabei jedoch, dass die achsparallelen Kugellaufbahnen keine positionsbestimmenden Kräfte auf die Kugeln oder allgemein die Wälzkörper ausüben, so dass deren Lage undefiniert ist. Ein Käfig nach dem Stand der Technik hält die Wälzkörper zwar in einer gemeinsamen Ebene, aber ein willkürliches Verkippen kann nicht verhindert werden. Dieser Problematik begegnet insbesondere der erfindungsgemäße Käfig, welcher die Bewegungsfreiheit der Kugeln entsprechend einschränkt.
  • Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kugelgelenks beinhaltet, dass mindestens eine Außenlaufrille im Wesentlichen gerade und/oder parallel zur Außennabenachse verlaufend ausgestaltet ist.
  • Die Erfindung wird anhand einiger in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
  • 1: eine Explosionsdarstellung eines Kugelgelenks,
  • 2: eine räumliche Darstellung eines Kugelkäfigs,
  • 3: einen vergrößerten Ausschnitt eines Schnitts durch ein Kugelgelenk, und
  • 4: ein Teile eines Schnitts durch einen Käfig einer weiteren Ausgestaltung.
  • Die 1 zeigt in Explosionsdarstellung ein erfindungsgemäßes Kugelgelenk. Zu sehen ist die Außennabe 2, in deren Innenfläche 21 sich die Außenlaufrillen 22 für die Kugeln 4 befinden. Die Außenlaufrillen 22 sind hier symmetrisch in Richtung der Außennabenachse 20 in die Innenfläche 21 eingebracht und wechseln sich mit den Käfigführungsflächen 23, welche im Wesentlichen als gerade, d. h. nicht gekrümmte Zylindersegmente ausgestaltet sind, alternierend ab. In dieser Ausgestaltung sind die Außenlaufrillen 22 gerade und verlaufen insbesondere parallel zur Außennabenachse 20. Gleiches gilt für die Käfigführungsfläche 23.
  • In die Außennabe 2, welche beispielsweise zumindest mittelbar mit einer Welle verbunden ist, werden die Kugeln 4, der Käfig 3 und die Innennabe 1eingebracht. Die Kugeln 4 dienen der Drehmomentübertragung zwischen der Innennabe 1 und der Außennabe 2.
  • Die Innennabe 1 ist dabei beispielsweise zur Anbindung an eine weitere Welle oder einen weiteren Wellenabschnitt oder der Anbindung an ein Rad, ein Differenzial oder ein Getriebe ausgestaltet. Auch die Innennabe 1 verfügt in dieser Ausgestaltung über gerade Innenlaufrillen 12 in ihrer Außenfläche 11, welche ebenfalls parallel zur Innennabenachse 10 verlaufen. Die Innenlaufrillen 12 wechseln sich mit den Käfigführungsflächen 13 ab, welche auch gerade und achsparallel sind.
  • Die Ausgestaltung der Innen- 1 und der Außennabe 2 mit geraden und achsparallelen Laufbahnen 12, 22 vereinfacht die Fertigung.
  • Die einzelnen Kugellaufbahnen oder Laufrillen 12, 22 liegen dabei einander im zusammengebauten Zustand gegenüber und bilden Kugelbahnpaare, in welche hier jeweils eine Kugel 4 eingebracht wird. Der Käfig 3 hält die – in dieser Ausgestaltung acht – Kugeln 4 in einer Ebene und verhindert über seine erfindungsgemäße Ausgestaltung ein Verklemmen der Kugeln 4. Der Käfig 3 selbst ist im Wesentlichen ringförmig ausgestaltet und verfügt über der Anzahl der Kugeln 4 entsprechend viele Fenster 35. Zu sehen sind die Innen- 31 und die Außenfläche 32 des Käfigs 3, sowie dessen Käfigachse 30. Die Fenster 35 und die Kugeln 4 sind dabei vorzugsweise derartig ausgestaltet und aufeinander abgestimmt, dass die Kugeln 4 zumindest in axialer Richtung im Wesentlichen kein Spiel haben. Der Käfig 3 wird über die Käfigführungsflächen 13, 23 in axialer Richtung von der Innen- 1 bzw. der Außennabe 2 geführt. Die Achsen der Innennabe 10 und der Außennabe 20 fallen im zusammengebauten Zustand des Gelenks zusammen. Die Neigung der Käfigachse 30 zu den Achsen der Innennabe bzw. Außennabe ist dabei der Beugungswinkel des Gelenks, welcher durch die Konstruktion der Bestandteile und deren Abstimmung aufeinander einen maximalen Wert hat.
  • In der 2 ist ein Käfig 3 dargestellt, welcher im Wesentlichen ringförmig bzw. zylindrisch ausgestaltet ist. Die Innenfläche 31 und die Außenfläche 32 werden durch zwei Ränder 33, 34 begrenzt und bestehen abwechselnd aus in Richtung der Käfigachse 30 verlaufenden Längsabschnitten oder Längsstegen mit und ohne Fenster 35. Die Abschnitte mit Fenster 35 befinden sich beim fertig montierten Gelenk zwischen den Rillen der Innen- und der Außennabe und führen dort die Kugeln in den Laufbahnpaaren. Die jeweils daran angrenzenden Abschnitte ohne Fenster kommen in Kontakt mit den Käfigführungsflächen der beiden Naben. Zumindest die Längsbereiche weisen zwischen den Fenster 35, d. h. die Bereiche, welche durch die Käfigführungsflächen die Führung erfahren, jeweils eine in den Innenraum des Käfigs 3 weisende und somit den Innenraum verengende Struktur auf. In dieser Ausgestaltung ist die Innenfläche 31 rotationssymmetrisch ausgestaltet. Weiterhin nähert sich die Innenfläche 31 jeweils von beiden Rändern 33, 34 ausgehend der Käfigachse 30 an, d. h. der Innenraum des Käfigs 3 wird von beiden Seiten in Richtung der Mitte, welche insbesondere jeweils die Mitte der Fenster 35 bestimmt, enger. Die Außenfläche 32 ist in dieser Ausgestaltung nach außen geneigt. Auf der Innen- 31 bzw. der Außenseite 32 münden die Steigungen ausgehend von den beiden Rändern 33, 34 dabei nicht in einer Spitze, sondern wie hier angedeutet in einem abgeflachten Bereich.
  • Die 3 zeigt einen Schnitt durch eine Seite des Kugelgelenks. Dargestellt ist die Käfigachse 30, die Innennabe 1, die Außennabe 2 und dazwischen der Käfig 3. Die Flächen 31, 32 des Käfigs 3 weisen hier Öffnungswinkel von 1° auf. Damit ist verbunden, dass das Gelenk eine Beugung von maximal 2° erzielt, d. h. der Öffnungswinkel entspricht dem halben Wert der maximalen Beugung des Gelenks. Gegenüber der Außennabe 2 verfügt der Käfig 3 überdies über einen kleinen Abstand. Die Käfigführungsflächen sind im Wesentlichen als gerade Zylindersegmente ausgestaltet. Die Innenfläche 31bewegt sich dabei jeweils von den Rändern 33, 34 in Richtung der Käfigachse 30, und die Außenfläche 32 bewegt sich von dieser fort. Die Wandstärke des Käfigs 3 nimmt daher in dieser Ausgestaltung von den Rändern 33, 34 nach innen und insbesondere bis zur Höhe der Mitte hin zu.
  • In der 4 wird ein Verlauf der Innen- 31 bzw. Außenfläche 32 gezeigt, welcher nicht stetig, sondern abschnittsweise und hier zick-zack-förmig erfolgt. Die Einhüllende 40 bezieht sich dabei jeweils abschnittsweise auf die am weitesten nach außen ragenden Bereiche der jeweiligen Teil-Flächen. Der am weitesten hinein- bzw. hinausragende Bereich ist hier jeweils im Wesentlichen auf der Höhe der Mitte des Käfigs 3. Da die Innen- 31 bzw. Außenfläche 32 in Kontakt mit den Käfigführungsflächen kommen, kann durch den wie hier gezeigten nicht-geraden Verlauf die Kontaktfläche vermindert werden. In einer weiteren Ausgestaltung sind die Flächen dabei zumindest abschnittsweise geschwungen oder kugelförmig ausgestaltet. Die in der hier dargestellten Variante auftretenden „Täler” erlauben es beispielsweise auch, Schmiermittel aufzunehmen. Alternativ kann der Verlauf auch treppenförmig sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 1297415 A [0003]
    • - DE 102006020711 A1 [0004]

Claims (18)

  1. Käfig für ein Kugelgelenk, wobei der Käfig im Wesentlichen ringförmig ausgestaltet ist, und wobei der Käfig eine Käfigachse, eine Innenfläche, eine Außenfläche, zwei die Innenfläche und die Außenfläche begrenzende Ränder und mindestens ein Fenster aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche des Käfigs derartig ausgestaltet ist, dass die Innenfläche und/oder eine Einhüllende der Innenfläche sich zumindest abschnittsweise ausgehend von einem Rand in Richtung der Käfigachse annähert, und/oder dass die Außenfläche des Käfigs derartig ausgestaltet ist, dass die Außenfläche und/oder eine Einhüllende der Außenfläche sich zumindest abschnittsweise ausgehend von einem Rand von der Richtung der Käfigachse entfernt.
  2. Käfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche und/oder die Einhüllende sich zumindest innerhalb eines sich zwischen den beiden Rändern erstreckenden Streifens ausgehend von einem Rand zumindest abschnittsweise in Richtung der Käfigachse annähert.
  3. Käfig nach Anspruche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche und/oder die Einhüllende sich ausgehend von je einem Rand zumindest abschnittsweise in Richtung der Käfigachse annähert.
  4. Käfig nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche und/oder die Einhüllende sich zumindest innerhalb eines sich zwischen den beiden Rändern erstreckenden Streifens jeweils ausgehend von einem Rand bis zu einem gemeinsamen Bereich zumindest abschnittsweise in Richtung der Käfigachse annähert.
  5. Käfig nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche und/oder die Einhüllende sich ausgehend von je einem Rand zumindest abschnittsweise mit einem ersten Öffnungswinkel und einem zweiten Öffnungswinkel in Richtung der Käfigachse annähert.
  6. Käfig nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Öffnungswinkel und/oder der zweite Öffnungswinkel kleiner oder gleich 3°, vorzugsweise kleiner oder gleich 1° ist.
  7. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche und/oder die Einhüllende sich zumindest innerhalb eines sich zwischen den beiden Rändern erstreckenden Streifens ausgehend von einem Rand zumindest abschnittsweise von der Richtung der Käfigachse entfernt.
  8. Käfig nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche und/oder die Einhüllende sich ausgehend von je von einem Rand zumindest abschnittsweise von der Richtung der Käfigachse entfernt.
  9. Käfig nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche und/oder die Einhüllende sich zumindest innerhalb eines sich zwischen den beiden Rändern erstreckenden Streifens jeweils ausgehend von einem Rand bis zu einem gemeinsamen Bereich zumindest abschnittsweise von der Richtung der Käfigachse entfernt.
  10. Käfig nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche und/oder die Einhüllende sich ausgehend von je einem Rand zumindest abschnittsweise mit einem ersten Öffnungswinkel und einem zweiten Öffnungswinkel von der Richtung der Käfigachse entfernt.
  11. Käfig nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Öffnungswinkel und/oder der zweite Öffnungswinkel der Außenfläche und/oder der Einhüllenden der Außenfläche kleiner oder gleich 3°, vorzugsweise kleiner oder gleich 1° ist.
  12. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Fenster einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist, oder dass das mindestens eine Fenster einen im Wesentlichen ellipsenförmigen Querschnitt aufweist oder dass das mindestens eine Fenster einen im Wesentlichen rechteckigen, insbesondere mit abgerundeten Kanten versehenen, Querschnitt aufweist oder dass das mindestens eine Fenster einen zumindest abschnittsweise in Richtung der Käfigachse verengten und seitlich dazu erweiterten Querschnitt aufweist.
  13. Kugelgelenk, mit einer Innennabe, die eine Innennabenachse und eine Außenfläche aufweist, wobei in der Innennabe Innenlaufrillen und Käfigführungsflächen angeordnet sind, mit einer Außennabe, die eine Außennabenachse und eine Innenfläche aufweist, wobei in der Außennabe Außenlaufrillen und Käfigführungsflächen angeordnet sind, wobei jeweils eine Innenlaufrille einer Außenlaufrille gegenüberliegt und mit dieser jeweils ein Laufrillenpaar bildet, und mit einem Käfig, welcher im Wesentlichen ringförmig ausgestaltet ist und eine Käfigachse, eine Innenfläche, eine Außenfläche und zwei die Innenfläche und die Außenfläche begrenzende Ränder aufweist, wobei der Käfig zwischen der Innennabe und der Außennabe angeordnet ist, wobei der Käfig entsprechend der Anzahl der Laufrillenpaare Fenster aufweist, in denen in die Innenlaufrillen und Außenlaufrillen eingreifende Kugeln geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche des Käfigs derartig ausgestaltet ist, dass die Innenfläche und/oder eine Einhüllende der Innenfläche sich zumindest abschnittsweise ausgehend von einem Rand in Richtung der Käfigachse annähert, und/oder dass die Außenfläche des Käfigs derartig ausgestaltet ist, dass die Außenfläche und/oder eine Einhüllende der Außenfläche sich zumindest abschnittsweise ausgehend von einem Rand von der Richtung der Käfigachse entfernt.
  14. Kugelgelenk nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 12 ausgestaltet ist.
  15. Kugelgelenk nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Fenster zur zumindest teilweisen Aufnahme mindestens einer Kugel ausgestaltet ist, und dass das mindestens eine Fenster und die mindestens eine Kugel derartig ausgestaltet und aufeinander abgestimmt sind, dass die mindestens eine Kugel zumindest in Richtung der Käfigachse im Wesentlichen frei von Spiel innerhalb des Fensters ist.
  16. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Innenlaufrille im Wesentlichen gerade und/oder parallel zur Innennabenachse verlaufend ausgestaltet ist, und/oder dass mindestens eine Außenlaufrille im Wesentlichen gerade und/oder parallel zur Außennabenachse verlaufend ausgestaltet ist.
  17. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Kugelgelenk um ein längsverschiebliches Kugelgelenk oder um ein, insbesondere längsverschiebliches, Kugelgleichlaufdrehgelenk oder um ein Kugelgleichlauffestgelenk handelt.
  18. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Kugelgelenk einen Beugewinkel kleiner oder gleich 6°, vorzugsweise kleiner oder gleich 2° aufweist.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9182153B2 (en) 2012-10-17 2015-11-10 Luanne Moore Ball bearing tracker assembly

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1297415B (de) 1965-03-24 1969-06-12 Birfield Eng Ltd Gleichlauf-Drehgelenk
US4511346A (en) * 1980-09-03 1985-04-16 Gkn Automotive Components, Inc. Constant velocity universal joint
US5292285A (en) * 1992-05-27 1994-03-08 Dana Corporation Cross groove constant velocity joint cage having angled ball retanining windows
US6666771B2 (en) * 2001-07-05 2003-12-23 Gkn Automotive, Inc. Crash optimized plunging CV joint
DE102006020711A1 (de) 2006-05-04 2007-11-15 Gkn Driveline Deutschland Gmbh Kugelkäfig für ein Gleichlaufdrehgelenk und Verfahren zur Herstellung eines Kugelkäfigs

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3105369A (en) * 1961-03-06 1963-10-01 Dana Corp Constant velocity universal joint
US3176477A (en) * 1962-05-17 1965-04-06 Dana Corp Universal joint of the constant velocity type
US3367139A (en) * 1966-06-29 1968-02-06 Gen Motors Corp Universal joint
JPS5357341A (en) * 1976-11-02 1978-05-24 Ntn Toyo Bearing Co Ltd Uniform speed universal joint
DE3134272A1 (de) * 1981-08-29 1983-03-10 Sobhy Labib Dipl.-Ing. 5210 Troisdorf Girguis Gleichlaufdrehgelenk
DE4211758C2 (de) * 1992-04-08 1998-07-16 Loehr & Bromkamp Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Käfigs für ein Gleichlaufdrehgelenk
EP0717209A1 (de) * 1994-12-14 1996-06-19 General Motors Corporation Verschiebbares Gleichlauf-Kreuzgelenk
EP1669622B1 (de) * 2003-10-01 2010-12-01 NTN Corporation Homokinetisches universalfestgelenk
JP4813062B2 (ja) * 2005-02-04 2011-11-09 Ntn株式会社 摺動式等速自在継手
EP2530345B1 (de) * 2007-03-27 2018-05-09 NTN Corporation Feststehende Universalkupplung mit gleichförmiger Bewegung
EP2180202B1 (de) * 2008-10-24 2014-01-08 GKN Driveline Bruneck AG Kugelkäfig für ein Gleichlaufdrehgelenk und Verfahren zur Herstellung

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1297415B (de) 1965-03-24 1969-06-12 Birfield Eng Ltd Gleichlauf-Drehgelenk
US4511346A (en) * 1980-09-03 1985-04-16 Gkn Automotive Components, Inc. Constant velocity universal joint
US5292285A (en) * 1992-05-27 1994-03-08 Dana Corporation Cross groove constant velocity joint cage having angled ball retanining windows
US6666771B2 (en) * 2001-07-05 2003-12-23 Gkn Automotive, Inc. Crash optimized plunging CV joint
DE102006020711A1 (de) 2006-05-04 2007-11-15 Gkn Driveline Deutschland Gmbh Kugelkäfig für ein Gleichlaufdrehgelenk und Verfahren zur Herstellung eines Kugelkäfigs

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